海洋真核微藻Ostreococcus tauri对砷的解毒机制研究

实验选取模式藻种——海洋真核微藻Ostreococcus tauri为材料,以毒性较强的三价砷(As(Ⅲ))为代表,采用液态纯培养法研究海洋微藻对As(Ⅲ)的解毒机制.结果表明,As(Ⅲ)的氧化是O.tauri体内主要的砷解毒机制.暴露于含30 μmol·L^-1和1.67 μmol·L^-1 As(Ⅲ)的培养基时,该微藻分别在培养的60 h和72 h内将培养基中90%以上的As(Ⅲ)氧化为毒性较低的五价砷(As(V)).随着培养时间的增加,培养6 d后在添加30 μmol·L^-1 As(Ⅲ)的培养基和藻体内均检测到二甲基砷(DMAs(V)),表明该海洋微藻同时具有砷甲基化功能.在O.tauri体内砷甲基化可作为另一种解毒机制,满足其对较高浓度砷的解毒需要.对O. tauri的气态砷挥发能力研究表明,该海洋微藻具有砷挥发功能,可通过将砷挥发出体外进行解毒.20、40、80 μmol·L^-1 As(Ⅲ)培养4周后,O.tauri可分别产生气态砷16.7、4.0和1.3 ng.O. tauri通过对砷的氧化来降低细胞周围环境的砷毒性,通过砷甲基化及挥发降低细胞体内的砷毒性.     

高通量测序技术研究辽河真核浮游藻类的群落结构特征

真核浮游藻类在河流生态系统中发挥着重要生态功能,本研究对辽河水环境样本的18S rRNA基因的V4可变区进行454焦磷酸测序,对获得的OTU代表性序列进行物种注释.比较注释后的生物种类信息与光学显微镜观察结果的异同,并将OTUs的代表性序列与NCBI中真核浮游藻类的18S rRNA基因序列进行系统发育分析,此外研究了真核浮游藻类群落结构特征及其环境影响指标.研究共获得约167 901条18S rRNA基因V4可变区的高质量序列,注释为424个OTUs,涵盖了134种真核浮游藻类OTUs.与光学显微镜鉴别结果类似,高通量测序结果以硅藻门和绿藻门为优势类群,此外检测到轮藻门、隐藻门、定鞭藻门和金藻纲等显微镜观察结果中未有的类群.系统发育分析可在门这一分类阶元对隐藻门和甲藻门聚类,并将隐藻门在属水平进行聚类和区分,甲藻门可以在部分科或属水平聚类和区分.RDA结果显示,氨氮、活性磷和硝态氮是影响真核浮游藻类群落结构特征最重要的环境因子.本研究为认识辽河水环境中真核浮游藻类的多样性、群落结构及其环境影响因子提供了新的视角,同时也预示着高通量测序技术在辽河流域浮游植物监测和水环境质量指示中的应用潜力.     

城市污水处理系统真核微生物群落特性与地域性差异

城市污水处理厂是控制水污染、保证城市与人类可持续发展的重要设施.真核微生物作为活性污泥系统中不可或缺的一部分,在指示活性污泥性质、预测出水水质、强化净化效果、保障系统稳定运行过程中发挥着重要作用.本研究以来自北京、深圳和无锡的14个城市污水处理厂的61份样品为研究对象,采用18S r DNA高通量测序技术并结合多种生态学及统计学相关分析方法,探讨了活性污泥系统内真核微生物群落特性与地域性差异.结果表明,不同空间尺度下,活性污泥系统内真核微生物群落优势种群组成相似,在Devision水平上,群落优势种群主要由真菌、原生动物(纤毛亚门)和后生动物组成,三者相对丰度之和高达86. 22%～89. 40%.不同城市污水处理厂活性污泥系统内真核微生物多样性存在差异,无锡群落的多样性(丰富度和香农-威纳多样性指数)最高,北京的最低,且3个城市的活性污泥系统内真核微生物群落结构存在显著的地域性差异. partial mantel test和多元回归矩阵分析结果表明,曝气池混合液温度和出水总氮浓度与活性污泥系统内真核微生物群落结构的相关性较强.研究结果深化了对污水处理系统中真核微生物的认识.     

水源水库真核微生物种群结构季相演替特征

真核微生物广泛存在于水环境中且具有重要生态学功能,揭示其群落演替及其驱动因子对于研究水体生态系统的能量流动和物质循环具有重要意义.然而关于水源水库中真核微生物群落季相演替特征的研究却鲜见报道.本研究通过对李家河水库水质监测,并采用高通量测序技术和共生网络分析,探究了真核微生物种群结构的季相变化及其与水质因子的响应关系.结果表明,李家河水库水体pH处于(7.49±0.13)～(9.26±0.14),ρ(DO)最低为(7.80±0.33)mg·L-1,ρ(NH4+-N)最高为(0.31±0.01)mg·L-1,水质整体符合地表水Ⅱ类标准.真核微生物种群Shannon指数和Chao1丰富度指数夏季显著高于春秋季节.节肢动物门在春末至夏季中期为优势门,刺胞动物门和绿藻门为夏末至秋季的优势门.Telonema sp.为春末优势属(50.53％),扁藻属为夏初(30.11％)和秋初(41.34％)的优势属,Junceell asp.在夏末及秋季前中期均有较高相对丰度.杯鞭虫属(Bicosoeca sp.)、尖毛虫属(Oxytricha sp.)和壳虫属(Tintinraidium sp.)为共生网络中的关键节点,与其他真核微生物间具有显著负相关.RDA分析表明,真核微生物群落结构的季相分布受不同水质指标的调控且差异显著.本研究结果将为了解水源水库中的真核微生物群落结构动态变化及其与水环境的关系提供科学依据.     

Picocyanobacteria – Sensitive Bioindicators of Contaminant Stress in an Alpine Lake (Traunsee Austria)

The abundance and photosynthetic activity ofpicocyanobacteria in the oligotrophic alpine lake Traunseewere measured at a station located close to the outlet ofindustrial soda waste and at a mid-lake reference stationduring spring, 1999 through to autumn, 2000.Picocyanobacterial numbers measured by flow cytometry inTraunsee (0.7–13.2 × 10⁴ ml^-1) were comparable tothose of other oligotrophic lakes, and there was nosignificant difference between the contaminated and thereference sampling location. Picoplankton (<2 m)photosynthetic rates measured in vitro by the ¹⁴C-technique were significantly reduced at the contaminated siterelative to the reference station at low photosyntheticallyavailable radiation (10 E m^-2 s^-1), while nodifference between these two stations was found at moderatelyhigh light intensity (100 E m^-2 s^-1). Theinvestigation was complemented by laboratory experiments withcultured picocyanobacteria. Three Synechococcus spp.strains were exposed to water taken from either of the twoTraunsee stations and from a control station located inneighbouring Attersee. Cell-specific photosynthetic activitymeasured by 4-h in vitro incubations revealed no significantdifference among the three stations investigated. Growthrates of the same three Synechococcus spp. strains weremeasured by flow cytometry over several days in thelaboratory. One strain, in particular, was sensitive to watertaken from the contaminated site; growth rate of this strainwas significantly reduced, relative to when exposed to watertaken from the reference station. Taken together, our resultsdemonstrate that picocyanobacteria are highly sensitivebioindicators of contaminant stress. The overall impact ofthe emissions from the industrial outlet on thepicocyanobacteria was, however, relatively minor.     

牛蛙生长激素基因在COS7细胞中的转染表达

应用RT-PCR技术克隆牛蛙生长激素(BfGH)的cDNA,T-A克隆法构建反向插入的pMD18-T/BfGH重组质粒,回收BamHⅠ酶切的BfGH cDNA片段,并与去磷酸化处理的真核表达载体VR1020/BamHⅠ,酶切鉴定方法筛选BfGH正向插入的重组真核表达质粒VBfGH.脂质体法介导质粒VBfGH转染哺乳动物细胞COS7,对转染后的COS7细胞进行RT-PCR、ELISA和免疫荧光检测,分别在转录和翻译水平证实BfGH基因在COS7细胞中得到了正确的转染表达.图4表1参17     

利用流式细胞仪分选技术研究湖泊真核超微藻的遗传多样性

利用流式细胞仪分选技术及PCR、构建基因克隆库的方法初步调查了冬季太湖、玄武湖、紫霞湖真核超微藻的遗传多样性及影响因子,以揭示3个湖泊真核超微藻的差异,更全面地了解不同湖泊浮游藻类的群落结构.结果表明不同湖泊真核超微藻多样性存在明显差异,玄武湖以隐藻(Cryptophyta)为主,紫霞湖优势种为隐藻,还有少量金藻(Chrysophyta),太湖真核超微藻多样性较为丰富,有金藻、隐藻、硅藻(Bacillariophyta)、绿藻(Chlorophyta),且不同湖区也有差异.梅梁湾N2点以金藻为主,贡湖湾N4点隐藻、硅藻、绿藻数量相当,但发现较多真菌,靠近大湖区的W2点多样性最为丰富,4种藻均有发现.不同湖泊真核超微藻多样性与环境因子的冗余分析表明,总磷含量与其多样性显著相关.     

不同固定剂及保存时间对微微型浮游生物样品测定的影响

对比了用流式细胞术现场测定及用多聚甲醛、戊二醛及两者的混合物这三种常用固定剂进行固定保存对微微型浮游生物样品的影响。结果表明,在1个月内,细胞数量变化并不显著,但随着保存时间的增加,细胞数量明显减少,且散射光信号明显增大。除原绿球藻的藻红素荧光基本不变、微微型真核浮游植物的藻红素荧光大幅增加外,其余荧光信号均发生不同程度的减少。同时,戊二醛所引起的微微型真核浮游植物荧光信号的极大改变会影响类群的界定。如有可能,应该尽量现场测定微微型浮游生物样品,否则建议采用多聚甲醛或其与戊二醛的混合物作为固定剂,将样品保存于液氮中,待返回实验室后尽快进行测定。     

厦门冬季PM_（2.5）颗粒物中细菌和真核微型生物群落组成及其来源分析

近年来由于雾霾事件频发,有关细颗粒物PM2.5的来源、组成及迁移转化规律已经引起了人们的广泛关注,然而对于PM2.5颗粒物中微生物的组成和来源还知之甚少。本文应用T–RFLP、克隆文库和测序方法研究厦门2012年冬季PM2.5颗粒物中细菌和真核微型生物的群落组成,并分析其潜在的来源环境。研究结果表明：与克隆文库方法相比,T–RFLP分析所得的物种数量（TRF峰）相对较多,说明T–RFLP是快速、灵敏分析空气微生物群落特征的高效手段之一。T–RFLP和克隆文库结果表明,PM2.5颗粒物中细菌和真核微型生物群落多样性较高,其中2%的细菌16S rRNA基因和42%的真核微型生物18S rRNA基因序列与已知序列的相似度低于97%。分类分析表明,Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes和Proteobacteria是PM2.5颗粒物细菌的主要类群,其相对丰度分别为2.91%、10.68%、41.75%和44.66%;Stramenopiles、Alveolata、Metazoa、Fungi和Viridiplantae是PM2.5颗粒物真核微型生物的主要类群,其相对丰度分别为5%、7%、15%、20%和39%。然而,尚有14%的真核微型生物18S rRNA基因序列未能分类到已知门类,说明气溶胶真核微型生物方面的研究尚存在较大空白。与文献对比分析表明,厦门城区空气微生物的动态性较强,环境来源多变。环境来源分析表明,厦门虽然属于典型海滨城市,但其空气微生物的重要环境源可能为淡水,其次是土壤、水体沉积物、污水系统和动物粪便等。而季节性气团输送可能是厦门冬季气溶胶微生物多来源于淡水的原因之一。     

金沙江底栖真核微生物地理分布特征及生态学机制

真核微生物在生物地球化学循环、维持生态系统健康稳定等方面发挥重要作用.目前关于大型河流真核微生物的地理分布模式和生态学机制仍知之甚少.以我国西南梯级水电开发河流金沙江为研究区域,探讨了底栖真核微生物的地理分布特征及影响因素,解析了真核微生物的种间相互作用关系.结果表明,金沙江底栖真核微生物的α多样性指数沿河流向下表现出先上升后下降的趋势;群落结构和优势属的相对丰度在上游自然河段和梯级大坝河段差异显著.距离衰减分析的结果显示,金沙江底栖真核微生物的群落构建受环境筛选和扩散限制的共同作用;方差分解分析和中性模型的结果进一步表明,其地理分布模式主要受到扩散限制的驱动.共现网络结果表明,相比于上游自然河段,梯级大坝河段的种间竞争关系和网络联通性较弱,说明了底栖真核微生物在上游自然河段的相互作用更强.研究结果补充了我国西南河流底栖真核微生物多样性和地理分布的资料不足,为梯级水电开发河流底栖真核微生物的生态响应提供数据支撑.